En polisdetektivs huvudsakliga uppgift är i allmänhet att genomföra brottsutredningar. Det kan handla om många olika saker beroende på vilken typ av brott som utreds. Ibland är det till exempel mycket datorarbete inblandat i att vara polisdetektiv, och i andra fall kan jobbet nästan helt ägnas åt att intervjua människor. I grunden förväntas detektiver pussla ihop all information om brottet för att upptäcka vem som är ansvarig och tillhandahålla bevis som kan bevisa en misstänkts skuld i domstol. På vissa polisavdelningar kan detektiver tilldelas olika avdelningar som ägnar sig åt specifika typer av brott, medan andra har mer generella arbetsbeskrivningar.
Jobbet som polisdetektiv är ofta ett fundamentalt annorlunda jobb än patrullpolisens, av många anledningar. Patrulltjänstemän kallas vanligtvis in antingen före, under eller omedelbart efter en brottslig handling, och de förväntas sköta det omedelbara arbetet med att skydda allmänheten och den första gripandet av eventuella brottslingar. Polisens detektiver ägnar sig i första hand åt att lösa brott och brukar kallas in i efterhand. De är fortfarande ägnade åt att skydda allmänheten, men deras syfte är i allmänhet att förhindra en misstänkt från att begå brott igen genom att upptäcka en misstänkts identitet eller se till att den skyldige straffas av domstolssystemet genom att hjälpa till att hitta bevis för att bevisa fallet.
Arbetets karaktär kan bero mycket på vilka typer av brott en detektiv är specialiserad på och detektivens nivå i avdelningshierarkin. Till exempel kommer en morddetektivs utredningar ibland att involvera helt andra element än en detektiv inriktad på narkotika, och när det kommer till hierarki kan detektiver på lägre nivå tilldelas grundläggande informationsinsamling i en större utredning med ett helt team för att hjälpa till med uppgiften, medan en mer erfaren detektiv leder utredningen.
En polisdetektiv är vanligtvis djupt oroad över rättssalens konsekvenser av hans handlingar. Han kommer i allmänhet att behöva vittna, och om han gör ett misstag som får folk att ifrågasätta hans trovärdighet, kan ett ärende förstöras, vilket potentiellt skulle kunna äventyra allmänheten. Detektiver måste ofta vidta särskilda försiktighetsåtgärder och till och med göra saker som de anser vara överflödiga för att säkerställa att alla rimliga ledtrådar följs så att fallet ser så trovärdigt ut som möjligt. Även om de är nästan säkra på identiteten på den skyldige, kan de genomföra ytterligare intervjuer och utföra ytterligare undersökningar för att utesluta alla tänkbara möjligheter. För att följa den här typen av strikt metodik måste detektiver ofta utföra uttömmande, repetitiva handlingar, och de flesta detektiver antyder att jobbet inte är så romantiskt eller spännande som det kan verka i många filmskildringar.